JPH06268334A - レーザーダイオード及びその製造方法 - Google Patents

レーザーダイオード及びその製造方法

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JPH06268334A
JPH06268334A JP5055692A JP5569293A JPH06268334A JP H06268334 A JPH06268334 A JP H06268334A JP 5055692 A JP5055692 A JP 5055692A JP 5569293 A JP5569293 A JP 5569293A JP H06268334 A JPH06268334 A JP H06268334A
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laser diode
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ridge
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Kenji Shimoyama
謙司 下山
Toshinari Fujimori
俊成 藤森
Satoru Nagao
哲 長尾
Hideki Goto
秀樹 後藤
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Mitsubishi Kasei Corp
Mitsubishi Chemical Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 本発明は、横モードが安定したしきい値電流
の小さいレーザーダイオード及びその製造方法に関する
ものである。 【構成】 電流ブロック層１０５の屈折率を第２のクラ
ッド層１０４の屈折率小さく、かつ、第１のクラッド層
１０２及び第２のクラッド層の屈折率が活性層１０３の
屈折率よりも小であるレーザーダイオード及び電流ブロ
ック層の成長の際に、ＨＣｌを微量含む成長用ガスを用
いる方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、しきい値電流が低く、
横モードの安定したレーザーダイオード及びその製造方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、光ディスク等の記録装置の記録密
度の向上のため、書き込み／読み込み用の光源として短
波長レーザーダイオードが開発されている。例えば、
（ＡｌXＧａ1-X）0.5Ｉｎ0.5Ｐを用いてダブルヘテロ構
造を形成することにより、６３０〜６７０ｎｍの発振波
長を有するレーザーダイオードが開発されている。
【０００３】このような短波長レーザーダイオードの構
造の一例としては、図２に模型的に示すような構造のも
のがある。すなわち、図２において、２０１は、ｎ型Ｇ
ａＡｓ基板、２０２は、基板２０１上に形成されたｎ型
Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐからなるクラッド層である。２０３
は、Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる活性層である。２０４
は、ｐ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐからなるクラッド層である。
すなわち、活性層２０３を２層のクラッド層、２０２及
び２０４ではさむことによってダブルヘテロ構造を形成
している。
【０００４】２０５はＧａＡｓからなる電流ブロック層
である。電流ブロック層２０５は、レーザー発振に必要
な電流密度を得るために、いわゆる、電流狭窄を行う目
的で設けられる。２０５は、層２０４を選択エッチング
してリッジを形成した後、選択成長させることによって
形成する。２０６は、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層であ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電流ブ
ロック層をＧａＡｓで形成する場合ＧａＡｓ層での光吸
収によるロスが多く、横方向の屈折率差を十分につける
ことができなかった。そのため、しきい値電流が大とな
り、横モードの安定性が低下するという問題があった。
また、屈折率の小さいＡｌＡｓ等のＡｌ組成比の高い化
合物を電流ブロック層に用いることは、選択エピタキシ
ャル成長の際、マスク上に多結晶が堆積する等の問題が
あり実現されていなかった。
【０００６】その結果、光ディスク等情報処理装置に用
いる光源としては、光出力及び信頼性の面で不十分であ
った。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そこで本発明者等は、し
きい値電流を十分に小さくし、かつ、横モードを安定に
制御できるレーザーダイオードを開発することを目的と
して鋭意研究を重ねた結果、本発明に到達したものであ
る。本発明の目的は、第１導電型のIII-V族化合物単結
晶基板、該基板上に形成したIII-V族化合物単結晶から
なる同一導電型の第１のクラッド層、活性層、少なくと
もその上部にリッジを形成した第２導電型の第２のクラ
ッド層及び第２のクラッド層の上記リッジの側面に接す
るように形成された電流ブロック層を有するレーザーダ
イオードにおいて、第１及び第２のクラッド層の屈折率
が活性層の屈折率より大であり、かつ、電流ブロック層
の屈折率が第２のクラッド層の屈折率より小であるレー
ザーダイオードによって達せられる。
【０００８】また、かかるレーザーダイオードは、第１
導電型のIII-V族化合物単結晶基板上に第１導電型の第
１のクラッド層、活性層及び第２導電型の第２クラッド
層をこの順に気相成長した後、第２のクラッド層をガス
エッチングしてリッジを形成し、続いて、電流ブロック
層を該リッジの側面に形成するレーザーダイオードの製
造方法において、電流ブロック層の成長の際には気相成
長用ガス中に微量のＨＣｌを添加する方法により製造す
ることができる。
【０００９】本発明のレーザーダイオードを、図１に基
づいて説明する。図１は、本発明のレーザーダイオード
を共振器に垂直な面で切断した断面図を模型的に示した
ものである。図１において、１０１は、III-V族化合物
単結晶基板である。III-V族化合物単結晶基板として
は、ＩｎＰ、ＧａＰ等の単結晶基板が通常用いられる
が、第１のクラッド層として（ＡｌmＧａ1-m）nＩｎ1-n
Ｐ、（ただし、０．３≦ｍ≦１、０．３≦ｎ≦０．７
５）を用いた場合は、ＧａＡｓWＰ1-W、（０．６≦ｗ≦
１）の基板が好ましい。基板の導電型は、通常は、ｎ型
が選択される。
【００１０】１０２は、第１のクラッド層である。第１
のクラッド層の導電型は、基板１０１と同一である。第
１のクラッド層の材料としては、その屈折率が活性層の
屈折率よりも小であることが必要である。これは、活性
層で発生した光のしみ出しをを効率的にするためであ
る。第１のクラッド層の材料としては、基板と格子整合
する材料であればよく、ＡｌtＧａ1-tＡｓ（０．６≦ｔ
≦０．９）も用いられるが、（ＡｌmＧａ1-m）nＩｎ1-n
Ｐ、（ただし、０．３≦ｍ≦１、０．３≦ｎ≦０．７
５）であれば、より好ましい。特に、（ＡｌZＧａ1-Z）
0.5Ｉｎ0.5Ｐ（０．６≦ｚ≦１）、例えば、（Ａｌ0.7
Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐを用いるのが好ましい。
【００１１】１０３は、活性層である。活性層１０３
は、レーザー発振を行う部分である。通常は、不純物濃
度を低くして、第１及び第２のクラッド層とともにｐｉ
ｎ接合を形成する。また、活性層１０３を第１または第
２の導電型として、第１または第２のクラッド層ととも
にｐｎ接合を形成してもよい。活性層１０３の材料は、
所望の発光波長に基づいて定める。具体的には、（Ａｌ
XＧａ1-X）YＩｎ1-YＰ、（ただし、０≦Ｘ≦０．５、
０．３≦ｙ≦０．７５）が好ましく、特に、Ｇａ0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐが好ましい。
【００１２】１０４は、第２のクラッド層である。第２
のクラッド層の屈折率は、活性層１０３の屈折率より大
であることが必要である。活性層からの光のしみ出しを
効率よく行うためである。第２のクラッド層の導電型
は、基板１０１及び第１のクラッド層１０２とは異なる
第２の導電型が選択される。通常は、ｐ型である。
【００１３】第２のクラッド層の材料は、第１のクラッ
ド層の材料と同様でもよいが、Ｐ系の化合物が好まし
い。第２のクラッド層１０４は、少なくともその上部を
選択エッチングしてリッジ（ridge）を形成する。レー
ザー発振に必要な電流狭窄するためである。なお、「上
部」とは、エピタキシャル層の表面側、すなわち基板と
は、反対の側をいう。
【００１４】１０５は、電流ブロック層である。電流ブ
ロック層は、この層を通過して電流が流れるのを阻止す
ることによって、電流狭窄を行い、レーザー発振に必要
な電流密度を得るために設けられる。電流ブロック層１
０５は、高抵抗の材料またはｐｎ逆接合を用いて形成す
る。本発明レーザーダイオードの場合、電流ブロック層
１０５の屈折率が屈折率が第２のクラッド層１０４の屈
折率よりも小さいことが必要である。これは、第２のク
ラッド層１０４から光がしみ出すのを防止するためであ
る。
【００１５】電流ブロック層の材料としては、ＡｌUＧ
ａ1-UＡｓVＰ1-V、（ただし、０≦ｕ≦１、０≦ｖ≦
１）が好ましく、特に，ＡｌSＧａ1-SＡｓ、（０．７５
≦ｓ≦１、より好ましくは、０．７５≦ｓ≦０．８５）
層が好ましい。この層の導電型は、第１の導電型が選択
される。ｐｎ逆接合が形成できるからである。
【００１６】電流ブロック層は、第２のクラッド層のリ
ッジの上面以外の側面に形成される。本発明のレーザー
ダイオードとしては、必要に応じて、キャップ層１０
６、コンタクト層１０７、保護層１０８などが設けられ
る。電流ブロック層を保護したり、電極のオーミック抵
抗を下げるためである。本発明のレーザーダイオード
は、気相成長方法、特に、有機金属気相成長法（ＭＯＣ
ＶＤ法）により製造するのが好ましい。層の厚みの制
御、選択エッチング等が容易で、かつ、高純度の成長層
が得られるからである。特に、電流ブロック層を選択成
長させる際には、気相成長用ガス中に塩化水素（ＨＣ
ｌ）を微量混合すると、第２のクラッド層上に設けた窒
化けい素（ＳｉＮｘ）等からなる保護膜上に多結晶層が
堆積することがなく、高品質の電流ブロック層を成長す
ることができる。
【００１７】その結果、選択成長が従来困難であったＡ
ｌＡｓ等Ａｌ組成比の高い化合物を電流ブロック層とし
てエピタキシャル成長させることができるので、横方向
の屈折率差を十分にとることができる。
【００１８】
【発明の効果】本発明のレーザーダイオードは、横方向
の屈折率差を十分に大とすることができるので、横モー
ドが安定し、かつ、しきい値電流を小さくできる。従っ
て、光出力も大きくできるので高記録密度の光ディスク
装置等に応用でき、産業上の利用価値は、大である。
【００１９】
【実施例】本発明を実施例及び比較例に基づいてさらに
具体的に説明する。 実施例 減圧ＭＯＣＶＤ法によって図３に示す手順に従って本発
明のレーザーダイオードの製造に用いるエピタキシャル
ウエハを製造した。
【００２０】図３（ａ）に示すようにｎ型ＧａＡｓ基板
３０１上にｎ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3） 0.5Ｉｎ0.5Ｐ層３０
２を第１のクラッド層として、１．５μｍエピタキシャ
ル成長させた。第１のクラッド層３０２上にｐ型活性層
として、Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層３０３を成長させた。厚さ
は０．０７μｍ成長させた。
【００２１】次に、第２のクラッド層として、ｐ型（Ａ
ｌ0.7Ｉｎ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層３０４を１．５μｍ成長
させた。第２のクラッド層３０４上にｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ
0.5Ｐ層３０５を、キャップ層として、０．０２μｍ成
長させた。次に、リッジを形成するためにリッジを形成
する部分にＳｉＮｘ膜３０６を形成した。
【００２２】続いて、第２のクラッド層３０４及びキャ
ップ層３０５をエッチングして、層３０４をリッジ以外
の部分の層厚が０．１５μｍとなるようにした。その結
果、図３（ｂ）に示すようなリッジが形成された。リッ
ジが形成されたウエハをＭＯＣＶＤ装置に設置して、図
３（ｃ）に示すように、ｎ型ＡｌＡｓ層３０７を電流ブ
ロック層として、キャップ層３０５を含むリッジ部の側
面及びエッチングされた層３０４上にＭＯＣＶＤ法によ
り０．８μｍ成長させる。その際、成長用ガス中にＨＣ
ｌ微量混合する。これにより、ＳｉＮｘ膜３０６上にＡ
ｌＡｓ等の多結晶が堆積するのが防止できる。
【００２３】電流ブロック層３０７上に保護層としてｎ
型ＧａＡｓ層３０８を０．２μｍ成長させた。図３
（ｄ）に示すようにＳｉＮｘ膜３０６を除去した後、ｐ
型ＧａＡｓコンタクト層３０９を２μｍ成長させて本発
明のエピタキシャルウエハの製造を終了した。
【００２４】得られたエピタキシャルウエハに電極を蒸
着した後、ダイシングし、劈開により、ファブリー・ペ
ロー面を形成してレーザダイオードを作成した。このレ
ーザーダイオードの発振波長は、６７０ｎｍ、電流ー出
力特性は、図４の曲線４０１に示すようなものであっ
た。図４の曲線４０２は、電流ブロック層にｎ−ＧａＡ
ｓ層を用いた従来のレーザーダイオードの特性である。
【００２５】本発明のレーザーダイオードの特性は、ア
ンコートで、しきい値電流（Ｉｔｈ）は、２５ｍＡ、片
面でのスロープ効率（ＳＥ）は、０．４６Ｗ／Ａであっ
た。光出力は、ＣＯＤ１００ｍＷ、また、７０ｍＷまで
横モードは安定であった。一方、図４、曲線４０２に示
した従来のレーザーダイオードは、Ｉｔｈ、４５ｍＡ，
ＳＥ、０．２４Ｗ／Ａであった。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明のレーザーダイオードの構造を
模型的に示した図である。
【図２】図２は、従来の短波長レーザーダイオードの構
造を模型的に示した図である。
【図３】図３は、本発明のレーザーダイオードの製造に
用いるエピタキシャルウエハ製造の手順を説明する図で
ある。
【図４】図４は、レーザーダイオードの出力特性を示す
図である。
【符号の説明】
１０１・・・・・・III-V族化合物単結晶基板 １０２・・・・・・第１のクラッド層 １０３・・・・・・活性層 １０４・・・・・・第２のクラッド層 １０５・・・・・・電流ブロック層 １０６・・・・・・キャップ層 １０７・・・・・・コンタクト層 １０８・・・・・・保護層 ２０２・・・・・・第１のクラッド層 ２０３・・・・・・活性層 ２０４・・・・・・第２のクラッド層 ２０５・・・・・・電流ブロック層 ４０１・・・・・・本発明のレーザーダイオードの出力
特性 ４０２・・・・・・従来のーザーダイオードの出力特性
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 後藤 秀樹 茨城県牛久市東猯穴町1000番地 三菱化成 株式会社筑波工場内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１導電型のIII-V族化合物単結晶基
    板、該基板上に形成したIII-V族化合物単結晶からなる
    同一導電型の第１のクラッド層、活性層、少なくともそ
    の上部にリッジを形成した第２導電型の第２のクラッド
    層及び第２のクラッド層の上記リッジの側面に接するよ
    うに形成された電流ブロック層を有するレーザーダイオ
    ードにおいて、第１及び第２のクラッド層の屈折率が活
    性層の屈折率より小であり、かつ、電流ブロック層の屈
    折率が第２のクラッド層の屈折率より小であることを特
    徴とするレーザーダイオード。
  2. 【請求項２】 活性層が、（ＡｌXＧａ1-X）YＩｎ
    1-YＰ、（ただし、０≦Ｘ≦０．５、０．３≦ｙ≦０．
    ７５）、第１及び第２のクラッド層が（ＡｌmＧａ1 -m）
    nＩｎ1-nＰ、（ただし、０．３≦ｍ≦１、０．３≦ｎ≦
    ０．７５）、かつ、電流ブロック層がＡｌUＧａ1-UＡｓ
    VＰ1-V、（ただし、０≦ｕ≦１、０≦ｖ≦１）である請
    求項１記載のレーザーダイオード。
  3. 【請求項３】基板が、ＧａＡｓWＰ1-W、（０．６≦ｗ≦
    １）である請求項２記載のレーザーダイオード。
  4. 【請求項４】 第１導電型のIII-V族化合物単結晶基板
    上に第１導電型の第１のクラッド層、活性層及び第２導
    電型の第２クラッド層をこの順に気相成長した後、第２
    のクラッド層をエッチングしてリッジを形成し、続い
    て、電流ブロック層を該リッジの側面に形成するレーザ
    ーダイオードの製造方法において、電流ブロック層の成
    長の際には気相成長用ガス中に微量のＨＣｌを添加する
    ことを特徴とする方法。
JP5055692A 1993-03-16 1993-03-16 レーザーダイオード及びその製造方法 Pending JPH06268334A (ja)

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